Відстоювання палив

Загальні відомості

План

ТРАДИЦІЙНІ СПОСОБИ ОБРОБКИ ПАЛИВ

1. Загальні відомості

2. Відстоювання палив

3. Фільтрація палив

4. Сепарація палив

5. Гомогенізація палив

6. Водоемульгування палив

7. Система подачі палива до головного двигуна і парового котла

8. Контрольні питання

Суднова паливна система у відповідності до її функцій умовно може бути поділена на три підсистеми / 10 /:

1) прийому та збереження палива (розглянутима раніше на практичному занятті №5);

2) паливообробки;

3) подачі палива до дизеля.

Дві останні підсистеми призначені для попередньої обробки палива з метою видалення з нього механічних домішок і води, покращення фiзико-хiмiчного стану палива, зниження його корозійної агресивності, підвищення спроможності палива до самоспалаху та згоряння.

Найбільш розповсюдженими є традиційні способи обробки палива на суднах, що передбачають його очистку від механічних домішок та води шляхом використання /6/:

- гравітаційних сил у відстійних цистернах;

- відцентрових сил у сепараторах;

- напівпроникних (фільтруючих) матеріалів у фільтруючих пристроях;

- гомогенізаторів, що руйнують згущення та механічні сполуки.

Механічні домішки присутні в паливі у вигляді твердих часток органічного і неорганічного похождення, а також води – у вигляді глобул розміром від декількох мікрон до 2…3мм. Густина часток механічних домішок більша, ніж густина палива. Осадження цих часток у паливному середовищі підчиняється закону падіння тіла під дією гравітаційної сили (сили тяжіння). На механічні часточки і глобули води, що знаходяться у паливі, окрім сили тяжіння діє й виштовхувальна (Архімедова) сила. Якщо у результаті взаємодії цих сил спостерігається випадіння завислих часточок в осад, то це явище можна використати для очистки палива від механічних забруднень і води. Цей процес отримав назву відстоювання; здійснюється у спеціальних цистернах, з яких воду та бруд, що осіли, видаляють знизу через спускний кран /4,6,7,10/.

Згідно з законом Стокса швидкість осадження забруднень / K/:

, (2.1)

де dі ρ_з — діаметр частки забруднень та її густина; μ і ρ_т — динамічна в’язкість і густина палива; g — прискорення сили тяжіння.

З формули (2.1) видно, що швидкість осадження вище при більшому діаметрі часток забруднень, більшій різниці у густинах і меншій в’язкості палива. Тому, якщо для класичних мазутів можна було обмежуватися температурами підігріву у відстойних цистернах до 40…50°С, то низькосортні, більш в’язкі мазути потребують температур 70…80°С.

На рис. 2.1 наведено криві, які наглядно підтверджують висловлені положення / 3 /. На графіку видно, що критичний діаметр часток (усі частки з d < dкрне осаджуються) збільшується зі зменшенням густини забруднення і збільшенням густини палива.

Рис. 2.1. – Ефективність відстоювання забруднювачів

1 — прісна вода; 2 — морська вода; 3 — механічні домішки (ρ_м=1,1 кг/м³); 4 — механічні домішки (ρ_м = 1,6 кг/м³) при температурі t = 60°C (тривалість відстоювання τ = 24 год; висота відстоювання H = 3 м)

У той самий час відомо, що густина палива при нагріванні зменшується (рис. 2.2), і тому підігрів палива у відстійній цистерні й у цьому аспекті є корисним. Але, як видно з рис. 2.2, різниця у густинах води і палива збільшується до 60…70°С, а при подальшому нагріванні скорочується, і тому ефективність відстоювання буде знижатися. Процес відстоювання може бути ефективним тільки за умови достатньої різниці у значеннях густини забруднень, води та нафтового палива.

Рис. 2.2. – Вплив температури на густину палив і води

Критерієм оцінки ефективності осадження механічних домішок є зміна вмісту домішок та води у даному об’ємі відстiйної цистерни за певний проміжок часу.

Розрахунки показують, що час осадження механічних домішок однакового розміру у мазуті в’язкістю 20°ВУ при 50°С, приблизно в 12...15 разів більший, ніж у дизельному дистилятному паливі. Аналогічні співвідношення характерні й для часу осадження глобул води, якщо вони не утворюють стійкої водопаливної емульсії. В останньому випадку навіть при малій в’язкості палива осідання глобул води не відбувається.

Для зниження в’язкості важкого палива його підігрівають у відстійній цистерні паровими змійовиками до 70°С, якщо температура спалаху палива t_спал > 85°С. При менших значеннях t_спал для запобігання пожежі температура підігріву палива не повинна перевищувати величину (t_спал – 15°С). Ця умова вибору максимально припустимої температури підігріву палива розповсюджується для усіх видів цистерн, що мають сполучення з атмосферою.

Температурний режим у відстійній цистерні повинен носити стабільний характер без різких коливань температури. У противному випадку виникаючі конвективні потоки будуть перешкоджати процесу осадження.

Більшість важких палив вміщують значну кількість асфальтосмолистих сполук, яким властивий високий поверхневий натяг; це сприяє утворенню стійких водопаливних емульсій, що зашкоджують випадінню води в осад. Міцність емульсії буває настільки високою, що вона не розбивається навіть у сепараторах, тобто вода залишається у вигляді глобул, оточених міцною паливною оболонкою. У цьому випадку рекомендується застосовувати антиемульгуючі присадки до палива, або залишати воду у паливі, якщо її вміст не перевищує 3% (морська) і 5% (прісна). Однак при цьому необхідно перед подачею обводненого палива до дизеля прогнати його декілька разів насосом по замкненому контуру, що зменшить розміри глобул води до 15 – 20мкм.

Відстоювання ефективне тільки при використанні палив невисокої в’язкості (12...20сСт), при чому його ефективність залежить від висоти стовпа палива. Це ілюструється прикладом, наведеним на рис. 2.3. /3/

Рис. 2.3. – Номограма відстоювання палива

Ефективність відстоювання σ – це відношення різниці між кількістю механічних включень до і після відстоювання до кількості включень до відстоювання.

Для експортного мазуту М-20 за температури підігріву 60°С забезпечується в’язкість 45сСт. Отже, при рівні палива у цистерні 3м ефективність відстоювання протягом 24 годин складе по воді σ = 0,25, по механічним домішкам σ = 0,1. Ефективність відстоювання неможливо забезпечити більшою σ = 0,35 по воді і σ = 0,2 по механічним домішкам через обмеження по температурі підігріву палива.

На основі викладеного можна зробити висновки:

1. За своєю ефективністю відстоювання палива як метод підготовки в останній час втрачає своє значення на флоті, особливо для високов’язких палив.

2. Найбільш ефективно відстоювання застосовується для очистки мало- та середньов’язких палив;

3. Відстоювання палив є допоміжним способом очистки.

Дата добавления: 2014-12-26